リアルタイム解析法を用いたインスリンによる糖輸送促進機構の解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13470226
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 岡 芳知 東北大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (70175256)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 檜尾 好徳 東北大学, 医学部・附属病院, 助手 (10282071) ; 平井 完史 東北大学, 医学部・附属病院, 助手 (80312578) ; 湯尻 俊昭 山口大学, 医学部, 日本学術振興会特別研究員(PD)
• Keywords: インスリン / 糖輸送 / GLUT4 / GFP / acy1-CoA dehdrogenase / インスリン反応性アミノペプチダーゼ

Research Abstract

インスリン反応性アミノペプチダーゼ(IRAP)は細胞内GLUT4小胞上に存在する1回膜貫通蛋白でN端がcytoplasmic側に存在し、この部にdi-leucine motifを有する。このmotifが細胞内retentionやインスリン反応性に重要と考えられていることから、IRAPのN端部分と結合する蛋白を探索し、3T3-L1脂肪細胞、筋組織、脂肪組織から、IRAP-GSTに特異的に会合する(GST蛋白には会合しない)分子量46、42kDaの蛋白を得た。46kDaのbandからは2種類のアミノ酸配列が確認され、long chain acyl-CoA dehydrogenase(LCAD)、medium chain acyl-CoA dehydrogenase(MCAD)の配列と一致した。また、42kDaのbandはshort chain acyl-CoA dehydrogenase(SCAD)の配列と一致した。つまり、3種のacyl-CoA dehydrogenase(ACD)のisoformが検出された。これらは抗体を用いて、LCAD、MCAD、SCADであることが確認され、その会合はdi-leucine motif依存性であった。蔗糖濃度勾配法やimmunopurificationして得られたGLUT4小胞にこれら3種のACD蛋白が検出され、GLUT4小胞にACDが共存することが示唆された。また、in vitroで、ACD阻害剤を添加することでIRAP-GSTとACDとの結合は阻害された。さらに、ACD阻害剤を3T3-L1脂肪細胞に加えたところ、インスリン非刺激時でもGLUT4の細胞表面への移動と糖輸送活性の上昇を認めた。これらより、阻害剤はIRAPとACDとの会合を阻害することにより、GLUT4小胞を移動させると考えられた。以上から、ACDがIRAPのdi-leucine motif周辺部との会合を介して、GLUT4小胞を細胞内にanchorする働きをしていることが示唆された。また、GLUT4のC端にスペーサーを介してeGFPをつないだGLUT4-eGFPを脂肪細胞に発現させると細胞内GLUT4小胞に存在し、その一部はインスリン刺激により細胞膜へ移動することが、蛍光顕微鏡とCCDカメラによって観察された。

Research Products

• [Publications] Yamada T, et al.: "3-phosphoinositide-dependent protein kinase 1, an Akt1 kinase, is involved in dephosphorylation of Thr308 of Akt1 in Chinese hamster ovary cells"J Biol Chem. 276. 5339-5345 (2001)
• [Publications] Emoto M, et al.: "Troglitazone treatment increases plasma vascular endothelial growth factor in diabetic patients and its mRNA in 3T3-L1 adipocytes"Diabetes. 50. 1166-1170 (2001)
• [Publications] Fujishiro M, et al.: "MKK6/3 and p38 MAPK pathway activation is not necessary for insulin-induced glucose uptake but regulates glucose transporter expression"J Biol Chem. 276. 19800-19806 (2001)
• [Publications] Ono H, et al.: "Regulation of phosphoinositide metabolism, Akt phosphorylation, and glucose transport by PTEN(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome 10 in 3T3-L1 adipocytes"Mol Endocrinol. 15. 1411-1422 (2001)
• [Publications] Katagiri H, et al.: "Acyl-coenzyme A dehydrogenases are localized on GLUT4-containing vesicles via association with insulin-regulated aminopeptidase in a manner dependent on its di-leucine motif"Mol Endocrinol. (in press).
• [Publications] Yamada T, et al.: "Role of PDK1 in insulin signaling pathway for glucose metabolism In 3T3-L1 adipocytes"Am J Physiol.. (in press).